半導体構成材料のアルファ線の測定

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株式会社 住化分析センター
● 半導体構成材料のアルファ線の測定
TN026
Measurement ofα-Particles in Semiconductor Constituent Materials
[概
要]
IC パッケージは、その材料中に自然界からの不純物として微量の U（ウラン）やＴｈ（トリウム）などが
存在し、これらがα崩壊する際にα線（α粒子）を放出します。α粒子は電離作用が強く、IC や VLSI など
のメモリーセルの蓄積電荷が反転するソフトエラーの原因であることが明らかにされています。したがっ
て、IC 関連の原材料や製品のα線量の測定は極めて重要です。特に最近では集積度の高密度化が進むにつ
れて、より一層の微量α線量の測定が望まれています。当社では低レベルの線測定装置 LACS-4000M を用
い、α粒子束密度（α線量）を高感度・高精度に測定します。
表.1 に天然のα放射性元素を示します。
核種
存在比
（％）
238
ウラン系列
99.27
4.2
核種
45
存在比
（％）
235
U
Th
231
Pa
227
Ac
227
Th
223
Ra
219
Rn
215
Po
211
Pb
221
Bi
207
Tl
207
Pb
142
Ce
144
Nd
147
Sm
190
Pt
231
4.7
4.6
4.7
5.4
5.9
(1.33×108)
7.6
5.3
4.0
計 45×8
15
5.4
5.6
6.2
6.7
6.0
8.7
系統外
トリウム系列
100
45 億年
25 日
25 万年
8 万年
1622 年
3.8 日
3分
27 分
＜1 秒
22 年
138 日
安定
140 億年
6.7 年
1.9 年
3.6 日
55 秒
＜1 秒
10.6 時
1時
＜1 秒
安定
α線 α壊変率
MeV (dqh/μg）
アクチニウム系列
U
Th
234
U
230
Th
228
Ra
222
Rn
218
Po
214
Pb
214
Po
210
Pb
210
Po
206
Pb
232
Th
228
Ra
228
Th
224
Ra
220
Rn
216
Po
212
Pb
212
Bi
212
Po
208
Pb
234
半減期
0.72
11.07
23.87
15.07
0.0127
半減期
α線 α壊変率
MeV (dqh/μg）
7.1 億年
25 時
3.4 万年
22 万年
18.6 日
11 日
3.9 秒
＜1 秒
36 分
2.2 分
4.8 分
安定
5,000 兆年
5,000 兆年
1,200 億年
5,900 億年
4.4
2
5.1
6.0
5.7
6.8
7.4
6.6
2.2
3.2
計 2×7
7.5×10-6
1.6×10-5
0.41
5.4×10-5
計 15×7
表.1 天然のα放射性元素
[方
法]
測定面積 4000cm2（1000cm2×4）の 2π型ガスフロー比例計数器に、PR-10 ガス（アルゴン 90％＋メタン
10％）を流し、約 2kV の直流電圧を印加します。
試料表面からのα線が検出器の測定領域に入射すると、ガスがイオン化されパルス電流が流れるので、
電圧パルスに変換後、しきい値以上のパルスをカウントすることによりα線を測定します。
[特
徴]
・Ｕ、Ｔｈや、その懐変物質から放出される全てのα線を直接測定することができます。
・試料面積が 4000cm2（1000cm2×4）と大きいため、精度の良い高感度測定ができます。 検出限界は
0.0005c/cm2･hr です。
・4 種類の試料を 1000cm2 ずつ同時に測定することもできます。
・逆同時計数方式を採用しているので、宇宙線や電源ノイズの影響のない信頼性の高い測定ができます。
・セラミックス、金属、および、プラスチックなどの粉末、箔、フィルム、薄い成型品等など各種サン
プルを測定することができます。
[事
例 ] アルミナ粉末など、各種物質のα線量
図.1 にアルミナ粉末の U 濃度（放射化分析値）とα線量の関係を、図.2 にアルミナ粉末のα線量の測定
例を示します。また、表.2 に各種物質のα線量測定結果を示します。
U 濃度は、中性子放射化分析で測定した値で U1ppm≒0.1c/cm2･hr の関係が得られています。
1500
Cb
1.5
積算計数値（Count）
p
p 0.5
m
C
o
u
n
t
)
0
0
0.05
0.1
0.15
アルミナB
500
アルミナA
Ca
BG
)
1
(
U 濃度（ppm）
積
算
計 1000
数
値
(
U
濃
度
0
0
Ta
2
α線測定値(c/cm ・h)
図.1
10
20
30
40
Tb
50
測定時間(hr)
U 濃度（放射化分析値）とα線量の関係
図.2
アルミナ粉末のα線量の測定
表.2 各種物質のα線量測定結果
アルミナ粉末
高純度アルミニウム
シリカ粉末
コンパウンド
（プラスチックパッケージ
材）
粘土
タルク
石灰
鉛板
U ppm
＜0.03
0.19
0.4
1.0
0.001
0.052
0.0002
0.0005
0.047
0.1
Th ppm
＜0.01
＜0.03
＜0.03
0.015
0.001
0.047
＜0.001
α線 c/cm2・hr
0.003
0.016
0.039
0.083
＜0.001
0.008
0.0023
＜0.001
0.066
0.038
＜0.001
0.004
0.005
4.9
11.8
0.14
0.091
0.03
0.07
0.20
2.9
作成：愛媛(MH9910) 2-C0-(4) 4-S0-(11) 改訂（1010）
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